説明

車両の電源遮断装置

【課題】信号線に天絡、地絡のいずれが発生した場合も当該異常を的確に検出できるようにする。
【解決手段】インバータケース21、充電器ケース22、バッテリケース23にはそれぞれコネクタ31が設けられている。コネクタ31は、受け部32と、受け部32に着脱自在な着脱部33とから構成されている。信号線48は、インバータケース21、充電器ケース22、バッテリケース23にそれぞれ設けられているコネクタ31に順次接続されている。コネクタ31は、受け部32から着脱部33を外すと切断される。信号線48には、一定周期のパルス波電圧を印加する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、車両の電源遮断装置に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献1には、高電圧機器を修理する前に更なる安全措置が必要となる配線故障であることを、修理作業者に警告することを可能にする高電圧機器用インターロック装置について開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2009‐77627号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
多くの高電圧部品を備えているハイブリッド車や電気自動車では、高電圧を供給されている電気部品やそれに接続された高電圧の電源ラインにユーザが接触可能な状態にある場合は、そのような状態にあることを検出して、電気部品への高電圧の印加を停止する必要がある。
【0005】
このようなことを可能にする技術としては、次のようなことが考えられる。まず、高電圧部品の収納ケースにコネクタを設ける。すなわち、このコネクタは収納ケースに取り付ける受け部と、この受け部に着脱自在な当該受け部とは一対の着脱部とからなる。このコネクタは、受け部から着脱部を外さないと収納ケースを開くことができず、よって、高電圧部品や高電圧部品に電力を供給する収納ケース内の電源ラインに触れることができない。そして、コネクタには信号線が取り付けられており、受け部が着脱部に嵌められている状態では信号線に信号が流れるが、受け部から着脱部を外すと信号線が切断されて信号が流れなくなるので、これにより収納ケースを開くことができる状態にあることを検出して、高電圧部品への電力の供給を停止する制御をおこなうようにする。
【0006】
この場合に、信号線の故障による断線や地絡が発生したときは、信号線に信号が流れなくなるので、高電圧部品への電力の供給を停止する制御を行うことができる。
しかしながら、信号線が高電圧側に導通してしまう天絡が生じた場合には、信号線はハイレベルの状態を維持するため、信号線の状態は天絡が生じる前と変化が無く、高電圧部品への電力の供給を停止する制御をおこなうことができないという不具合がある。
【0007】
あるいは、信号線に天絡が生じた場合は当該天絡の発生を検出して高電圧部品への電力の供給を停止する制御をおこなうことができる回路構成の場合には、逆に、信号線に地絡が発生しても当該状態を検出できずに高電圧部品への電力の供給を停止する制御をおこなうことができないという不具合がある。
本発明の目的は、信号線に天絡、地絡のいずれが発生した場合も当該異常を的確に検出できるようにして、いずれの場合でも電気部品への電力の供給を停止する制御をおこなうことができるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
(1)本発明の一実施態様は、車両内に設けられた電気部品と、前記電気部品を収納する収納部と、前記電気部品及び当該電気部品に接続された前記収納部内の電源ラインへの前記収納部の外側からの接触が可能になったと判断すると前記電源ラインへの電力供給を停止する停止部と、を備えている車両の電源遮断装置において、前記収納部に設けられた受け部と当該受け部に着脱自在な着脱部とを有し前記着脱部を前記受け部から外すことで前記収納部を開くことを可能にするコネクタと、前記受け部に前記着脱部を嵌めることで接続されて外すことで切断される信号線と、前記信号線に一定周期のパルス波の電圧を印加する電圧印加部と、を備え、前記停止部は、前記信号線の信号のハイレベルの継続時間が前記パルス波の一周期におけるハイレベルの継続時間より長い予め設定された時間より長くなったこと又は前記信号のローレベルの継続時間が前記パルス波の一周期におけるローレベルの継続時間より長い予め設定された時間より長くなったことを検出した場合に前記電源ラインへの電力供給を停止する、ことを特徴とする車両の電源遮断装置である。
(2)この場合に、前記電圧印加部は、前記パルス波のデューティ比を50%としている、ことを特徴とするようにしてもよい。
【発明の効果】
【0009】
(1)の実施態様によれば、信号線に天絡、地絡のいずれが発生した場合も当該異常を的確に検出できるようにして、いずれの場合でも電気部品への電力の供給を停止する制御をおこなうことができる。
(2)の実施態様によれば、信号線に天絡が発生してから異常の発生を検出するまでの時間と、信号線に地絡が発生してから異常の発生を検出するまでの時間とを同じにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明の一実施の形態である車両の電源遮断装置の電気的な接続のブロック図である。
【図2】本発明の一実施の形態である車両の電源遮断装置の車両コントローラの出力部及び入力部について説明する説明図である。
【図3】本発明の一実施の形態である車両の電源遮断装置の動作について説明するフローチャートである。
【図4】本発明の一実施の形態である車両の電源遮断装置の動作について説明するフローチャートである。
【図5】比較例である車両の電源遮断装置の動作について説明するグラフである。
【図6】比較例である車両の電源遮断装置の動作について説明するグラフである。
【図7】比較例である車両の電源遮断装置の動作について説明するグラフである。
【図8】比較例である車両の電源遮断装置の動作について説明するグラフである。
【図9】本発明の一実施の形態である車両の電源遮断装置の動作について説明するグラフである。
【図10】本発明の一実施の形態である車両の電源遮断装置の動作について説明するグラフである。
【図11】本発明の一実施の形態である車両の電源遮断装置の動作について説明するグラフである。
【図12】本発明の一実施の形態である車両の電源遮断装置の動作について説明するグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明の一実施の形態について説明する。
図1は、本発明の一実施の形態である車両の電源遮断装置の電気的な接続のブロック図である。図1に示す車両1は、この例ではシリーズハイブリッド車両である。なお、いうまでもなく、本発明は、シリーズハイブリッド車両のみならず、他の方式のハイブリッド車両や電気自動車などにも適用することができる。
【0012】
図1において、エンジン2は発電用モータ3を駆動する。発電用モータ3で発電された電力は、インバータ4,5を介して電源ライン6により駆動モータ用7に送電され、又は、インバータ4を介して電源ライン6により高電圧バッテリ8に送電される。駆動用モータ7は、発電用モータ3で発電された電力又は高電圧バッテリ8に蓄電されていた電力により駆動輪10を駆動する。
【0013】
充電器11は、商用交流電源に接続されたコンセント12から電力供給を受けて、高電圧バッテリ8を充電する。充電遮断器13は、必要時にコンセント12から高電圧バッテリ8への充電を遮断する装置である。電池管理ユニット14は、高電圧バッテリ8の管理を行う。
【0014】
車両内に設けられた電気部品であるインバータ4,5は収納部であるインバータケース21に収納されている。電気部品である充電器11は収納部である充電器ケース22に収納されている。電気部品である高電圧バッテリ8及び電池管理ユニット14は収納部であるバッテリケース23に収納されている。インバータケース21、充電器ケース22、バッテリケース23にはそれぞれコネクタ31が設けられている。このコネクタ31は、インバータケース21、充電器ケース22、バッテリケース23にそれぞれ設けられた受け部32と、この受け部32に着脱自在な着脱部33とから構成されている。
【0015】
車両コントローラ41は、車両1を制御するための制御装置で、マイクロコンピュータを中心に構成されている。車両コントローラ41は、停止部、電圧印加部としての機能を有する。車両コントローラ41の出力部42(図2参照)には、信号線48の一端部が接続されている。この信号線48は、インバータケース21、充電器ケース22、バッテリケース23にそれぞれ設けられているコネクタ31に順次接続され、他端部は車両コントローラ41の入力部43(図2参照)に接続されている。いずれかのコネクタ31で受け部32から着脱部33を外すと、信号線48は切断され、出力部42で印加した電圧信号は、入力部43側に伝わらなくなる。
【0016】
コネクタ31で受け部32に着脱部33が装着された状態では、当該コネクタ31が取り付けられているインバータケース21、充電器ケース22、又はバッテリケース23はロックがかかった状態にあって開くことができない。これに対して、コネクタ31で受け部32から着脱部33を外すと、当該コネクタ31が取り付けられているインバータケース21、充電器ケース22、又はバッテリケース23のロックが外れて開くことができるようになり、これにより内部に収納された高電圧の電気部品であるインバータ4,5、充電器11、又は高電圧バッテリ8及びこれらに接続されている電源ライン6への外部からの接触が可能になる。よって、出力部42で印加した電圧信号が入力部43側に伝わらなくなることにより、インバータケース21、充電器ケース22、又はバッテリケース23は開くことができるようになり、これにより内部に収納された高電圧の電気部品であるインバータ4,5、充電器11、又は高電圧バッテリ8及びこれらに接続されている電源ライン6への外部からの接触が可能になったと判断することができる。
【0017】
また、インバータ4,5と高電圧バッテリ8とを接続している電源ライン6を選択的に接続し、又は切断する電磁接触器(magnetic contactor)51が設けられている。さらに、充電器11とコンセント12とを接続している電源ライン52を選択的に接続し、又は切断するリレー53も設けられている。通信ライン54は、車両コントローラ41と、電池管理ユニット14及び充電器11とを接続していて、車両コントローラ41の制御信号に基づき、電池管理ユニット14は電磁接触器51で電源ライン6を選択的に接続し、又は切断する。同様に、充電器11はリレー53で電源ライン52を選択的に接続し、又は切断する。
【0018】
図2は、車両コントローラ41の出力部42及び入力部43について説明する説明図である。出力部42は、一定周期のパルス波電圧を信号線48に印加する。また、入力部43には、信号線48の信号状態を検出する検出回路44が設けられている。検出回路44は、例えばトランジスタで構成されたスイッチング素子45を備えている。スイッチング素子45のベース側には信号線48の信号電圧が入力される。スイッチング素子45のエミッタ側はGNDに接続されている。スイッチング素子45のコレクタ側は入力部43に接続されている。また、コレクタ側はプルアップ抵抗46を介して例えば5Vの直流電源47に接続されている。
【0019】
このような回路構成により、信号線48からスイッチング素子45にハイレベルの信号が入力されると、プルアップ抵抗46の作用により入力部43にはローレベルの信号が入力される。反対に信号線48からスイッチング素子45にローレベルの信号が入力されると、入力部43にはハイレベルの信号が入力される。
図3、図4は、本発明の一実施の形態である車両の電源遮断装置の動作について説明するフローチャートである。車両コントローラ41が実行する処理について図3、図4を参照して説明する。まず、車両コントローラ41は、所定のタイマをリセットする(ステップS1)。次に、出力部42から信号線48に一定周期のパルス波電圧を印加する(ステップS2)。このパルス波はデューティ比が例えば50%に設定されている。そして、信号線48に印加された電圧を入力部43で検出する(ステップS3)。
【0020】
そして、今回の検出電圧がハイレベルであるか否かを判断する(ステップS4)。ハイレベルであったときは(ステップS4のY)、前回の処理で記憶された前回のステップS3での検出電圧がハイレベルであるか否かを判断する(ステップS5)。
前回の検出電圧がハイレベルであったときは(ステップS5のY)、今回の検出電圧を前回の検出電圧として記憶して(次回の処理のステップS5,S21で使用する)(ステップS6)、ステップS1でリセットしたタイマのカウントを開始する(ステップS7)。そして、タイマのカウント値が予め設定された値である時間T1以上であるか否かを判断する(ステップS8)。この時間T1は、前述のパルス波電圧の一周期のハイレベル状態にあるときの時間、一周期のローレベル状態にあるときの時間のいずれよりも長い時間に設定されている。例えば、パルス波電圧のデューティ比が50%であればパルス波電圧の一定周期の1/2の時間より長い値に設定されていることになる。
【0021】
タイマのカウント値が時間T1以上であるときは(ステップS8のY)、信号線48は正常な状態にあり、いずれかのコネクタ31で、受け部32から着脱部33を取り外した状態にあるか、又は、信号線48に異常があって断線しているか若しくは地絡状態にあると判断する(ステップS9)。この場合は、通信ライン54に制御信号を出力して、電源ライン6,52を切断して、電力を遮断する(ステップS10)。
【0022】
一方、前回の検出電圧がローレベルであったときは(ステップS5のN)、今回の検出電圧を前回の検出電圧として記憶して(次回の処理のステップS5,S21で使用する)(ステップS11)、タイマをリセットする(ステップS12)。そして、信号線48は正常な状態にあり、コネクタ31では、受け部32に着脱部33が接続された状態にあると判断する(ステップS13)。この場合は、通信ライン54に制御信号を出力して、電源ライン6,52を接続した状態に維持して、電力を供給する(ステップS14)。
【0023】
また、ステップS4で今回の検出電圧がローレベルであったときは(ステップS4のN)、前回の処理で記憶された前回のステップS3での検出電圧がローレベルであるか否かを判断する(ステップS21)。
前回の検出電圧がローレベルであったときは(ステップS21のY)、今回の検出電圧を前回の検出電圧として記憶して(次回の処理のステップS5,S21で使用する)(ステップS22)、ステップS1でリセットしたタイマのカウントを開始する(ステップS23)。そして、タイマのカウント値が予め設定された値である時間T1以上であるか否かを判断する(ステップS24)。
【0024】
タイマのカウント値が時間T1以上であるときは(ステップS24のY)、信号線48は異常な状態にあり、信号線が高電圧側に導通してしまう天絡にあると判断する(ステップS25)。この場合は、通信ライン54に制御信号を出力して、電源ライン6,52を切断して、電力を遮断する(ステップS26)。
一方、前回の検出電圧がハイレベルであったときは(ステップS21のN)、今回の検出電圧を前回の検出電圧として記憶して(次回の処理のステップS5,S21で使用する)(ステップS31)、タイマをリセットする(ステップS32)。そして、信号線48は正常な状態にあり、コネクタ31では、受け部32に着脱部33が接続された状態にあると判断する(ステップS33)。この場合は、通信ライン54に制御信号を出力して、電源ライン6,52を接続した状態に維持して、電力を供給する(ステップS34)。
【0025】
次に、図3、図4の処理による作用について具体的に説明する。まず、本実施形態に対する比較例について説明する。図1、図2の装置構成において、出力部42から本実施形態の前述のパルス波電圧に代えてハイレベルの一定電圧を印加したとする。この場合に、コネクタ31で受け部32に着脱部33が装着された状態にあれば、入力部43で検出する電圧は図5のように、ローレベル状態となる。この場合の信号線48への印加電圧は図6のようにハイレベル状態である。
【0026】
これに対して、コネクタ31で受け部32から着脱部33が外された状態にあれば、入力部43で検出する電圧はハイレベル状態となり、その場合の信号線48への印加電圧はローレベル状態である。
一方、信号線48が断線し、あるいは、地絡が発生した場合は、入力部43で検出する電圧は図7のように、ローレベル状態からハイレベル状態に変化する。よって、ハイレベル状態が予め定められた時間T2だけ継続したことにより断線し、あるいは、地絡が発生したことを検出することができる。
【0027】
これに対して、信号線48で天絡が発生した場合は、入力部43で検出する電圧は図8のように、ローレベル状態のままで変化がない。したがって、この場合は、信号線48で天絡が発生しても当該異常の発生を検出できないことになり、よって、車両コントローラ41の制御により電源ライン6,52切断することができない。
この例では、信号線48の地絡は検出できても天絡を検出できないが、回路構成によっては信号線48の天絡は検出できても地絡を検出できない場合もある。いずれにしても、これらの例では信号線48の天絡と地絡の両方とも検出することはできない。
【0028】
他方、本実施形態では信号線48に一定周期のパルス波を印加している。図9は、この場合のパルス波の一例を示している。この例では、パルス波の1周期を前述の予め設定されている時間T1と等しくしている。また、パルス波のデューティ比が50%の例を示している。
図10は、本実施形態のように信号線48に図9のパルス波電圧を印加した場合に、信号線48に異常がなく、かつ、コネクタ31で受け部32に着脱部33が装着された状態にある場合の入力部43で検出する電圧を示している。この場合は、パルス波の1周期の1/2の時間間隔でハイレベルとローレベルが交互に出現し、そのハイレベル、ローレベルともにその継続時間が時間T1以上となることがないので、電源ライン6,52は切断されず、電源ライン6,52を介しての電力供給は維持される。
【0029】
図11は、図10の場合に信号線48に断線や地絡の異常が発生した場合の例を示している。1/2の時間間隔でハイレベルとローレベルが交互に出現していたのが、異常の発生によりハイレベルの状態が時間T1継続するので、異常の発生と判断でき、電源ライン6,52を切断することができる。
【0030】
図12は、図10の場合に信号線48に天絡の異常が発生した場合の例を示している。1/2の時間間隔でハイレベルとローレベルが交互に出現していたのが、異常の発生によりローレベルの状態が時間T1継続するので、異常の発生と判断でき、電源ライン6,52を切断することができる。なお、図12は、コネクタ31で受け部32に着脱部33が装着された状態にある場合の例を示しており、コネクタ31で受け部32から着脱部33が外された状態にあるときに、信号線48に天絡の異常が発生した場合は、天絡の発生位置と受け部32から着脱部33が外されたのがどのコネクタ31であるかによっては、図11のようにハイレベルの状態が時間T1継続する場合がある。
【0031】
このように本実施形態によれば、信号線48に天絡、地絡のいずれが発生した場合も当該異常を的確に検出できるようにして、いずれの場合でも電源ライン6,52を切断して電力の供給を停止する制御をおこなうことができる。
また、前述のパルス波電圧のデューティ比を50%とすれば、信号線48に天絡が発生してから異常の発生を検出するまでの時間と、信号線48に地絡が発生してから異常の発生を検出するまでの時間とを同じにすることが可能となる。
【符号の説明】
【0032】
1 車両
4 インバータ
5 インバータ
6 電源ライン
8 高電圧バッテリ
11 充電器
31 コネクタ
32 受け部
33 着脱部
41 車両コントローラ
42 出力部
43 入力部
44 検出回路
48 信号線
51 電磁接触器
52 電源ライン
53 リレー
54 通信ライン

【特許請求の範囲】
【請求項1】
車両内に設けられた電気部品と、前記電気部品を収納する収納部と、前記電気部品及び当該電気部品に接続された前記収納部内の電源ラインへの前記収納部の外側からの接触が可能になったと判断すると前記電源ラインへの電力供給を停止する停止部と、を備えている車両の電源遮断装置において、
前記収納部に設けられた受け部と当該受け部に着脱自在な着脱部とを有し前記着脱部を前記受け部から外すことで前記収納部を開くことを可能にするコネクタと、
前記受け部に前記着脱部を嵌めることで接続されて外すことで切断される信号線と、
前記信号線に一定周期のパルス波の電圧を印加する電圧印加部と、
を備え、
前記停止部は、前記信号線の信号のハイレベルの継続時間が前記パルス波の一周期におけるハイレベルの継続時間より長い予め設定された時間より長くなったこと又は前記信号のローレベルの継続時間が前記パルス波の一周期におけるローレベルの継続時間より長い予め設定された時間より長くなったことを検出した場合に前記電源ラインへの電力供給を停止する、
ことを特徴とする車両の電源遮断装置。
【請求項2】
前記電圧印加部は、前記パルス波のデューティ比を50%としている、ことを特徴とする請求項1に記載の車両の電源遮断装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【図12】
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【公開番号】特開2013−116030(P2013−116030A)
【公開日】平成25年6月10日(2013.6.10)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−263495(P2011−263495)
【出願日】平成23年12月1日(2011.12.1)
【出願人】(000002082)スズキ株式会社 (3,196)
【Fターム(参考)】